CN104971549A

CN104971549A - 工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104971549A
Application number: CN201510355384.3A
Authority: CN
Inventors: 茅惠东; 陈观福寿; 林诚华; 庞敏; 周强; 陈璀君; 冷瑞娟
Original assignee: LINGQIAO ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT FACTORY CO Ltd SHANGHAI
Current assignee: LINGQIAO ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT FACTORY CO Ltd SHANGHAI
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2015-10-14

Abstract

本发明提供了一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料及其制备方法，所述防静电过滤材料包括由上到下依次设置的静电纺丝导电纤维膜层、表层、基布层以及底层。所述防静电过滤材料的制备方法为：分别制备基布层、表层和底层；将所述表层和底层分别铺设在基布层的上表面和下表面，通过混纺为一体，得到纤维针刺毡；在所述表层上用纳米纺丝液通过静电纺丝成一层导电纤维膜，得到所述工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料。与现有技术相比，本发明在可有效降低滤料在过滤工业细微颗粒物产生的静电的同时，也能提高过滤效率，大大提高滤料使用寿命。

Description

工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种工业粉尘过滤材料，尤其涉及一种防静电滤料及其制备方法，属于工业粉尘过滤领域。

背景技术

根据2014年7月1日开始实施的《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014)要求的在用锅炉大气污染排放物限制为80mg/m³，新建锅炉大气污染排放限制为50mg/m³，根据2012年1月1日开始实施的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，作为重点地区的北京、上海等地的排放限制为20mg/m³，目前传统的过滤材料远不能满足《环境空气质量标准(GB 3095-2012)》提出的要求。滤袋作为袋式除尘的关键材料，其性能的优劣决定了整个除尘系统除尘效率和运行的稳定性。钢铁冶炼、垃圾焚烧、燃煤电厂、水泥、化工等行业工业粉尘在浓度达到一定程度即爆炸极限后，如遇静电放电火花或外界点火等因素，则极易导致爆炸和火灾等风险。

因此，工业细微颗粒出过滤处理过程中对滤料的使用性能提出了更高的要求。目前主要是采用把常用纤维材料与导电纤维进行混纺，或者直接在基布表面涂覆一种具有导电功能的除静电材料，而目前这些方法都未能很好的解决滤料的静电现象，并且影响了滤料的过滤性能。

发明内容

为了改善现有防静电滤料在燃煤电厂、冶金窑炉、垃圾焚烧及化工等行业实际工况中的使用性能。本发明的目的在于提供一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料及其制备方法，该方法在针刺毡滤料表面通过静电纺丝纺入一层具有导电功能的致密纤维膜导电层，从而使滤料在过滤工业细微颗粒物产生的静电的同时，也能提高过滤效率，同时可大大提高滤料使用寿命，适用于燃煤电厂、冶金窑炉、垃圾焚烧及化工的可燃、易爆细微颗粒物治理中。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料，其包括由上到下依次设置的静电纺丝导电纤维膜层、表层、基布层以及底层，所述表层和底层均为由至少一种纤维无序缠结而成的互穿网络结构，所述基布层为经过加捻、整经和织造三个工艺制备的经纬经交叉网状结构，所述表层、基布层以及底层以互穿网络结构加固为一体；所述静电纺丝静电纺丝导电纤维膜层为通过静电纺丝的方式使导电纳米材料与纤维均匀混合静电纺到所述表层表面的一层导电纤维膜层。

作为优选方案，所述防静电表层是由导电金属氧化物与高分子树脂在溶剂油中混合成纳米纺丝液后通过静电纺丝成型的，所述纳米纺丝液中，金属氧化物、高分子树脂、溶剂油的质量比为(0.5～10)：(75～90)：(10～15)。

作为优选方案，所述导电金属氧化物为导电纳米氧化银、导电纳米氧化金、导电纳米氧化钌或导电纳米氧化锡。

作为优选方案，所述高分子树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、间对苯二甲酰间苯二胺(非高分子)、聚苯硫醚中至少一种的高分子树脂粉末。

作为优选方案，所述溶剂油为石蜡油、矿物油、棕榈油、大豆油、煤油中的至少一种。

一种如前述的防静电过滤材料的制备方法，其包括如下步骤：

分别制备基布层、表层和底层；

将所述表层和底层分别铺设在基布层的上表面和下表面，通过混纺为一体，得到纤维针刺毡；

在所述表层上用纳米纺丝液通过静电纺丝成一层导电纤维膜，得到所述工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料；

所述静电纺丝的条件为：纺丝电压为10KV～100KV，纺丝液浓度为5wt％～15wt％，纺丝接受距离100mm～300mm。

作为优选方案，所述基布层的制备方法为：由机织布进行经纬向交织，形成规则的经纬经交叉网络结构的基布层。

作为优选方案，所述表层为由至少一种纤维经膜裂-开松-剪切成型的超细纤维层。

作为优选方案，所述基布层的原料包括涤纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、玻璃纤维中的至少一种。

作为优选方案，超细纤维包括涤纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、玻璃纤维中的至少一种。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、可有效降低滤料在过滤工业细微颗粒物产生的静电的同时，也能提高过滤效率，同时可大大提高滤料使用寿命；

2、本发明适用于钢铁冶炼、垃圾焚烧、燃煤电厂、水泥、化工等行业工业粉尘可燃、易爆细微颗粒物治理中。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料结构示意图；

图中：1、基布层；2、纤维底层；3、纤维表层；4、静电纺丝导电纤维膜层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料的结构如图1所示，基布层1的下表面固设有纤维底层2、基布层1的上表面固设有纤维表层3，纤维表层3的表面固设有静电纺丝导电纤维膜层4。

实施例1

一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料，其包括由上到下依次设置的静电纺丝聚四氟乙烯纳米氧化金导电纤维膜层、涤纶纤维表层、聚四氟乙烯基布层以及涤纶纤维底层，涤纶纤维表层和涤纶纤维底层均为由涤纶纤维无序缠结而成的互穿网络结构，聚四氟乙烯基布层为经过加捻、整经和织造三个工艺制备的经纬经交叉网状结构，涤纶纤维表层、聚四氟乙烯基布层以及涤纶纤维底层以互穿网络结构加固为一体；静电纺丝静电纺丝聚四氟乙烯纳米氧化金导电纤维膜层为通过静电纺丝的方式使导电纳米材料与纤维均匀混合静电纺到所述涤纶纤维表层表面的一层导电纤维膜层。

制备方法为：将静电纺丝混合溶液(纳米氧化金；聚四氟乙烯树脂粉末；200号煤油＝5：80：15)置于静电纺丝装置中，纺丝电压为15KV，纺丝接受距离250mm，将电纺出来的导电纳米纤维纺到克重为500g的涤纶/聚四氟乙烯针刺毡表面，纺丝量为50g/㎡。表面电阻1.5×10^-3Ω，PM0.3过滤效率99.992％。

实施例2

本实施例的一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法为：其包括由上到下依次设置的静电纺丝聚四氟乙烯纳米氧化金导电纤维膜层、聚四氟乙烯纤维表层、玻璃纤维基布层以及聚四氟乙烯纤维底层，聚四氟乙烯纤维表层和聚四氟乙烯纤维底层均为由聚四氟乙烯纤维纤维无序缠结而成的互穿网络结构，玻璃纤维基布层为经过加捻、整经和织造三个工艺制备的经纬经交叉网状结构，聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维基布层以及聚四氟乙烯纤维以互穿网络结构加固为一体；静电纺丝聚四氟乙烯纳米氧化金导电纤维膜层为通过静电纺丝的方式使导电纳米材料与纤维均匀混合静电纺到所述表层表面的一层导电纤维膜层。

将静电纺丝混合溶液(纳米氧化银：聚乙烯树脂粉末：矿物油油＝1：90：9)置于静电纺丝装置中，纺丝电压为20KV，纺丝接受距离300mm，将电纺出来的导电纳米纤维纺到克重为700g的玻璃纤维/聚四氟乙烯针刺毡表面，纺丝量为100g/㎡。表面电阻1.4×10^-3Ω，PM0.3过滤效率99.997％。

实施例3

本实施例的一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法为：其包括由上到下依次设置的静电纺丝聚四氟乙烯纳米氧化金导电纤维膜层、聚四氟乙烯纤维表层、聚四氟乙烯基布层以及聚四氟乙烯纤维底层，聚四氟乙烯纤维表层和聚四氟乙烯纤维底层均为由聚四氟乙烯纤维纤维无序缠结而成的互穿网络结构，聚四氟乙烯基布层为经过加捻、整经和织造三个工艺制备的经纬经交叉网状结构，聚四氟乙烯纤维、聚四氟乙烯基布层以及聚四氟乙烯纤维以互穿网络结构加固为一体；静电纺丝静电纺丝聚四氟乙烯纳米氧化金导电纤维膜层为通过静电纺丝的方式使导电纳米材料与纤维均匀混合静电纺到所述表层表面的一层导电纤维膜层。

将静电纺丝混合溶液(纳米氧化金：聚四氟乙烯树脂粉末：200号煤油＝1：90：10)置于静电纺丝装置中，纺丝电压为45KV，纺丝接受距离150mm，将电纺出来的导电纳米纤维纺到克重为300g的纯聚四氟乙烯针刺毡表面，纺丝量为70g。表面电阻1.3×10^-3Ω，PM0.3过滤效率99.989％。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种工业细微颗粒过滤用防静电过滤材料，其特征在于，包括由上到下依次设置的静电纺丝导电纤维膜层、表层、基布层以及底层，所述表层和底层均为由至少一种纤维无序缠结而成的互穿网络结构，所述基布层为经过加捻、整经和织造三个工艺制备的经纬经交叉网状结构，所述表层、基布层以及底层以互穿网络结构加固为一体；所述静电纺丝静电纺丝导电纤维膜层为通过静电纺丝的方式使导电纳米材料与纤维均匀混合静电纺到所述表层表面的一层导电纤维膜层。

2.如权利要求1所述的防静电过滤材料，其特征在于，所述表层是由导电金属氧化物与高分子树脂在溶剂油中混合成纳米纺丝液后通过静电纺丝成型的，所述纳米纺丝液中，金属氧化物、高分子树脂、溶剂油的质量比为（0.5～10）：（75～90）：（10～15）。

3.如权利要求2所述的防静电过滤材料，其特征在于，所述金属氧化物为导电纳米氧化银、导电纳米氧化金、导电纳米氧化钌或导电纳米氧化锡。

4.如权利要求2所述的防静电过滤材料，其特征在于，所述高分子树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚中至少一种的高分子树脂粉末或间对苯二甲酰间苯二胺树脂。

5.如权利要求2所述的防静电过滤材料，其特征在于，所述溶剂油为石蜡油、矿物油、棕榈油、大豆油、煤油中的至少一种。

6.一种如权利要求1～5中任意一项所述的防静电过滤材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别制备基布层、表层和底层；

所述静电纺丝的条件为：纺丝电压为10KV～100KV，纺丝液浓度为5wt%～15wt%，纺丝接受距离100mm～300mm。

7.如权利要求6所述的防静电过滤材料的制备方法，其特征在于，所述基布层的制备方法为：由机织布进行经纬向交织，形成规则的经纬经交叉网络结构的基布层。

8.如权利要求6所述的防静电过滤材料的制备方法，其特征在于，所述表层为由至少一种纤维经膜裂-开松-剪切成型的超细纤维层。

9.如权利要求7所述的防静电过滤材料的制备方法，其特征在于，所述基布层的原料包括涤纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、玻璃纤维中的至少一种。

10.如权利要求8所述的防静电过滤材料的制备方法，其特征在于，超细纤维包括涤纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、玻璃纤维中的至少一种。